3.1 细胞膜的结构和功能课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第3章 第1节 细胞膜的结构和功能 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 问题探讨 活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜。因此活细胞不被染色，死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 推测的原始海洋景观图 将生命物质与外界环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。注意：植物细胞的边界也是细胞膜，不是细胞壁。 1、将细胞与外界环境分隔开 细胞膜的功能 一 营养物质（氨基酸、无机盐、葡萄糖等） 不需要、有害的物质（如细菌、病毒等） 抗体、激素等 细胞合成并分泌 废物 （CO2、尿素等） 细胞代谢产生 2、控制物质进出细胞 细胞膜的控制作用是相对的，环境中一些对细胞有害的物质有可能进入；有些病毒、病菌也能侵入细胞，使生物体患病。 细胞膜的功能 一 4 3、进行细胞间的信息交流 细胞膜的功能 一 内分泌细胞 靶细胞 激素 血管 受体：糖蛋白/蛋白质 细胞间信息交流的方式（一） 靶细胞 细胞分泌的信号分子，随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 （1）通过体液运输进行间接交流 海洋中的生物进行繁殖时，将精子和卵细胞排到水中，海水中有很多生物的精子和卵细胞，只有同种生物的精子和卵细胞结合。 发出信号的细胞 靶细胞 与膜结合的信号分子 受体 细胞膜的功能 一 （2）通过相邻细胞的细胞膜直接接触传递信息（细胞膜接触） 相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝进行信息交流。 细胞膜的功能 一 （3）相邻两细胞之间形成通道，来传递信息 对细胞膜成分的探索 二 人物 时间 实验过程及发现 推论及结果 推测细胞膜由脂质组成 组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多 细胞膜中的磷脂必然排列为连续的两层 细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 欧文顿 1895年 通过上万次细胞膜通透性实验发现，脂溶性物质更易通过细胞膜 利用哺乳动物的红细胞制备细胞膜，进行化学成分分析 戈特 格伦德尔 1925年 从哺乳动物的红细胞中提取脂质，在空气-水界面中铺展成单分子层，其面积是红细胞表面的2倍 丹尼利 戴维森 1935年 发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力。 20世纪 科学家 脂质 蛋白质 糖类 细胞膜的化学成分 大约占50% 大约占40% 大约2%—10%     蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用，因此功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。 归纳总结 [资料1] 1959年，罗伯特森（J. D. Robertson）在电镜下看到膜清晰的暗—亮—暗的三层结构，他结合其他科学家的工作，大胆地提出了细胞膜模型的假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。他把细胞膜描述为静态的统一结构。 1、生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构 对细胞膜结构的探索 三 [资料2] 1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40min,两种颜色的荧光均匀分布。 2、蛋白质分子是可以运动的 ,细胞膜具有流动性。 对细胞膜结构的探索 三 提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。 现象：脂溶性物质容易通过细胞膜 假说：细胞膜由脂质构成 实验验证：提取哺乳动物成熟红细胞的细胞膜，化学分析表明：主要含有大量磷脂和少量胆固醇，还有蛋白质等。 科学方法 1972年，辛格（S.J.Singer)和尼科尔森（G.Nicolson)提出流动镶嵌模型。 对细胞膜结构的探索 三 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 磷脂双分子层是膜的基本支架，其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。 蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中：有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。这些蛋白质分子在物质运输等方面具有重要作用。 细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性，主要表现为构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 流动镶嵌模型的基本内容 四 细胞膜的外表面有糖类分子，它和蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。 糖被在细胞生命活动中具有重要功能。例如，糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。 流动镶嵌模型的基本内容 四 15 结构 功能 ① 将细胞与外界环境分隔开 ② 控制物质进出细胞 ③ 进行细胞间的信息交流 细 胞 膜 组分 保障了细胞内部环境的相对稳定 功能特点：选择透过性 磷脂 蛋白质 磷脂双分子层为基本骨架 镶、嵌入、贯穿 细胞膜外表面 内部疏水，屏障 决定膜的功能 细胞表面的识别、细胞间的信息传递等 糖类 结构特点：具有一定的流动性 a.通过体液运输进行间接交流 b.通过细胞膜接触进行直接交流 c.通过细胞间的通道进行交流 课堂小结 谢谢合作 课堂练习 一、概念检测 1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 （1）构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。（ ） （2）细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，而对细胞有害的物质则不能进入。（ ） （3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ） × × × 课堂练习 2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（ ） A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能 D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型 B 课堂练习 3.下列与细胞膜相关的叙述，正确的是（ 　） A.组成不同细胞膜的化学成分种类基本相同，但每种成分的含量不同 B.白细胞能吞噬某些细菌，说明细胞膜具有一定的选择透过性 C.在细胞膜的内表面还有糖类和蛋白质分子结合形成的糖被 D.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 A 课堂练习 1.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？ 把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜也可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，①窗纱是一种简单的刚性的结构，功能较单纯，细胞膜的结构和功能要复杂得多；②细胞膜是活细胞的重要组成部分，它主动地控制物质进出；而窗纱是没有生命的，它只是被动地允许体积小的物质通过。 二、拓展应用 课堂练习 2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 （1）为什么两类药物的包裹位置各不相同？ 两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能被稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。 脂溶性药物 能在水中结晶的药物 课堂练习 2.下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。 （2）请推测：脂质体到达细胞后，药物将如 何进入细胞内发挥作用？ 由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞膜发生融合，也可能会被细胞以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。 脂溶性药物 能在水中结晶的药物 $